Неутронно регистриране. Методи за дърводобив

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Неутронният каротаж и неговите разновидности принадлежат към радиационните методи на геофизичните изследвания. В зависимост от вида на засеченото излъчване (неутрони или гама фотони) има няколко модификации на тази технология. Оборудването за спускане на сонда има подобно разположение. Неутронният каротаж дава възможност да се определи един от най-важните показатели за нефто- и газоносна формация - коефициентът на порьозност, както и да се разделят резервоарите според вида на флуидите, съдържащи се в тях.

Методи за геофизични проучвания

В геофизиката се използват няколко метода за изследване на скалите, които могат да бъдат разделени на 2 големи групи: електрически (електромагнитни) и неелектрически. Първата група включва следните методи:

• Изследване с нефокусирани сонди: o метод на видимо съпротивление; o микросондиране; o съпротивление; o текущо регистриране.
• Методи на фокусирана сонда: oстранична сеч; o дивергентно регистриране.
• Електромагнитни техники: o индукционен каротаж; o вълнова електромагнитна каротаж; o метод на радиовълни в дупка.
• Методи за измерване на електрохимична активност: o метод на спонтанен ориентационен потенциал; o метод на електродните потенциали; o метод за предизвикан потенциал.

Втората група включва следните технологии:

• Сеизмоакустични методи: o акустичен каротаж (включително метод на отразена вълна); o вертикално профилиране на кладенеца; o акустична трансилюминация между кладенеца; o сеизмично.
• Методи на ядрената физика.
• Термичен дърводобив.
• Методи на магнитно изследване: o сондажен магнитен сондаж; o регистриране на магнитна чувствителност; o ядрено магнитен каротаж.
• Изследване на гравитацията надолу.
• Газ и механичен дърводобив.

Радиометрични методи

Методите за изследване на ядрената физика включват голяма група технологии:

• регистриране на гама лъчи (измерване на естествената радиоактивност);
• гама-гама-метод;
• неутронни методи;
• маркирана атомна технология;
• активационен гама метод.

Тези методи са мощен инструмент за изследване на геоложките образувания, пресечени от кладенец. Те се основават на измерване на параметрите на йонизиращото лъчение, излъчвано от ядрата на атомите на веществата, съдържащи се в скалата. Подобно на акустичния каротаж, радиометричните методимогат да бъдат разделени на методи, които измерват естествени и изкуствени полета (радиация). Като радиоактивни частици се използват тези, които имат най-висока проникваща способност - неутрони (n) и гама кванти.

Същност на неутронните технологии

Неутронният каротаж е един от методите за геофизично изследване, който се основава на въздействието на бърз неутронен поток. В резултат на това те се забавят, разпръскват и поглъщат в скалата.

Сондите за неутронен каротаж съдържат следните основни единици:

• източник на радиоактивно излъчване;
• брояч на частици (n или гама кванти);
• филтри, които изключват директно излъчване от източника към детектора.

Неутронни характеристики на скалите

При удряне на скали бързите неутрони се забавят и губят енергия поради взаимодействие с атомите. В това състояние те се разсейват в материята и се улавят от ядрата на атомите на химичните елементи за части от милисекунди.

Най-интензивният модератор е водородът. Краткият път, който изминава неутронът, преди да достигне термично състояние, е характерен за скали с високо съдържание на водород (нефтени и водонаситени резервоари, минерали, които съдържат много вода на кристализация).

Разграничават се следните неутронни характеристики на скалите:

1. Начинът за бързо забавяненеутрони до термично състояние (при което енергията на частица се доближава до стойността на средната кинетична енергия на топлинното движение на молекулите и атомите на скалата).
2. Дължина на дифузия (пътят от мястото на появата на термичен неутрон до неговото поглъщане).
3. Продължителността на живота на частиците в термично състояние.
4. Индекс на разсейване в скала.
5. Дължина на миграция на частици (общо изминато разстояние по време на забавяне и дифузия).

На практика тези свойства се оценяват с помощта на условния коефициент на неутронна порьозност.

Разновидности

Неутронното регистриране включва няколко типа проучвания, които се различават по 2 основни критерия:

• Режим на работа на източника на радиация: o стационарни методи; o импулсни методи (използвани главно след обсадване на сондажи).
• Естеството на регистрираното вторично излъчване: o n-неутронно каротаж (измерва се броят n скални вещества, разпръснати от атомни ядра); o неутронна гама метод (ɣ излъчване в резултат на улавянето на n); o регистриране на неутронно активиране (ɣ-радиация на изкуствени радионуклиди, освободени по време на абсорбцията на n).

Промяната на регистриране зависи главно от типа детектор (хелиев, сцинтилационен, полупроводникови броячи) и околните филтри. Стационарните методи са включени в комплекса от задължителни изследвания при пробиване на проучвателни кладенци.

Неутронно-неутронна техника

Този метод за геофизично изследване се основава на първиянеутронни характеристики на скалите и има 2 разновидности: регистрация на топлинни или епитермични неутрони. Енергията на последния е малко по-голяма от топлинната енергия на атомите.

Водородът сред всички елементи е аномален не само по отношение на геометрията на разсейване, но и по отношение на загубата на енергия на неутрон при сблъсък с него. Газовите резервоари се характеризират с по-високи показания от резервоарите, наситени с вода и нефт, тъй като специфичното съдържание на водород в тях е по-ниско.

Колкото по-голяма е порьозността на нефтения и газовия резервоар, толкова по-ниски са показанията на епитермалния n метод. Данните, получени по време на неутронно-неутронния каротаж, ви позволяват да изчислите коефициента на порьозност. Поради намалената чувствителност на епитермалните броячи на частици, този метод има по-ниска статистическа точност.

Термичните неутрони се отстраняват от радиоактивен източник за по-дълъг път от епитермалните и техният среден живот се определя от обратно пропорционална връзка по отношение на съдържанието на хлор, бор и редкоземни елементи. Хлорът присъства в пластовите води с висока соленост. Нефтените и газоносните скали се характеризират с по-дълго съществуване на термични частици. Това свойство е в основата на принципа на неутронно-неутронния метод за измерване чрез термичен n.

Регистрация на неутронни гама лъчи

Изследванията с неутронни гама-лъчи измерват гама-лъчението, което се образува по време на улавянето на термичен n. Водоносните хоризонти се отличават с по-големи показания, в сравнение с нефтоносните, с 15-20%(със същата порьозност). Значителна разлика от предишните методи е, че показанията на тази технология се увеличават с увеличаване на солеността на сондажния флуид.

Тъй като неутронно-гама каротажът също регистрира естествен радиоактивен фон в скалите, се въвеждат корекционни фактори за интерпретиране на резултатите. В нефтените и газовите кладенци този метод се използва за същите цели като неутронно-неутронната техника - разделяне на скалите според различно съдържание на водород, определяне на коефициента на порьозност, идентифициране на контакт газ-течност и вода-нефт в ограден кладенец. Съществуват и комбинирани методи, които откриват n и гама лъчение, което подобрява точността на измерванията.

Импулсна технология

Импулсното регистриране е вид методи за изследване на неутрони, базирани на емисиите на неутрони за кратки интервали от време (100-200 микросекунди). Има и 2 модификации на тази технология:

• регистрация на термичен n;
• измерване на ɣ-квантите на улавяне на радиация.

Регистрирайки един от тези параметри за 2 времеви стойности, се получава средният живот на топлинните неутрони в скалите на резервоара. Това ви позволява да прецените наличието на определени химични елементи. Водоносните хоризонти имат значително по-ниски показания за по-дълги времеви закъснения в сравнение с резервоарите за нефт и газ.